KR20230067943A - Soda water maker and method for producing soda water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용자에게 탄산수를 제공하기 위한 탄산수 생성 장치와 이 장치를 이용하여 탄산수를 제조하는 방법과 관련되며 실시예로, 물과 이산화탄소가 섞여 탄산수가 생성되는 공간을 형성하고 있으며, 바닥이 배출라인과 연결되는 혼합용기부, 상기 혼합용기부에 고압의 이산화탄소를 공급하는 가스공급부, 수원으로부터 유입된 물이 상기 혼합용기부의 상부로부터 유입되도록 상기 혼합용기부의 상부에 연결되는 물공급라인 및 상기 물공급라인에 구비되어 있으며, 상기 혼합용기부로 유입되는 물을 고압으로 고속 분출시키는 유체펌프를 포함하는 탄산수 생성 장치와 이를 이용한 탄산수 제조 방법을 제공한다. The present invention relates to a carbonated water generating device for providing carbonated water to a user and a method for producing carbonated water using the device. In an embodiment, a space in which carbonated water is generated by mixing water and carbon dioxide is formed, and the bottom is a discharge line. A mixing container unit connected to, a gas supply unit supplying high-pressure carbon dioxide to the mixing container unit, a water supply line connected to an upper portion of the mixing vessel unit so that water introduced from a water source is introduced from the upper portion of the mixing container unit, and the water supply Provided is a carbonated water generating device including a fluid pump provided in a line and ejecting water flowing into the mixing container at high pressure and at high speed, and a method for producing carbonated water using the same.
Description
본 발명은 사용자에게 탄산수를 제공하기 위한 탄산수 생성 장치와 이 장치를 이용하여 탄산수를 제조하는 방법과 관련된다.The present invention relates to a carbonated water generating device for providing carbonated water to a user and a method for producing carbonated water using the device.
산업 발전과 더불어 주변 환경오염이 심각해짐에 따라 식생활에 직결되는 수자원의 오염이 가중되어 왔다. 근래에는 건강한 먹는 물에 대한 소비자의 관심이 커지고 있다. 이러한 물 시장의 추세에 따라 깨끗한 지하수로 생수를 제조하는 업체가 증가하고 있으며, 최근에는 심층수 영역까지 확대되고 있다. 이러한 자연수는 공급량이 한정되어 있으며 수돗물에 비하여 고가이므로, 수돗물 등을 정수하는 정수기 산업 또한 발전되고 있다. Along with industrial development, pollution of water resources directly related to dietary life has been increased as environmental pollution has become serious. In recent years, consumers' interest in healthy drinking water is growing. In accordance with this trend in the water market, companies that manufacture bottled water with clean groundwater are increasing, and recently, they are expanding to the area of deep water. Since such natural water is limited in supply and more expensive than tap water, the water purifier industry for purifying tap water is also developing.
물공급장치의 발전 양상 중 하나는 소비자의 기호에 따른 물 처리이다. 특히 계절의 변화에 따라 소비자는 차가운 물이나 따뜻한 물을 마시기를 원한다. 그에 따라 물의 온도를 조절하여 제공하는 냉온수기가 제공된다. 현재 냉온수기는 생수 공급 업체가 제공하는 디스펜서 장치에 부가적인 기능으로 내장되어 있으며, 수돗물을 정화하여 제공하는 정수기에도 부가적인 기능으로 내장되어 제공되는 것이 일반적인 추세이다. One of the development aspects of the water supply system is water treatment according to the consumer's preference. In particular, as the seasons change, consumers want to drink cold or warm water. Accordingly, there is provided a cold/hot water dispenser that adjusts and provides water temperature. Currently, it is a general trend that cold and hot water dispensers are installed as additional functions in dispenser devices provided by bottled water suppliers, and are also provided as additional functions in water purifiers that purify and provide tap water.
소비자의 기호를 위한 물공급장치의 발전 방향 중 하나는 탄산수의 생성 및 제공 기능이다. 탄산수의 생성은 이산화탄소를 물에 용해시키는 방식으로 생성되는데, 이는 콜라나 사이다 등의 탄산 음료나 생맥주의 생성 방법과 거의 동일한 방식이다. 탄산수의 질은 물에 녹는 이산화탄소의 양 즉, 탄산 가스압에 따른 톡 쏘는 느낌의 정도에 따라 달라진다고 볼 수 있다.One of the development directions of the water supply device for consumer's taste is the function of generating and providing carbonated water. The production of carbonated water is produced by dissolving carbon dioxide in water, which is almost the same method as the production method of carbonated beverages such as cola or cider or draft beer. The quality of carbonated water depends on the amount of carbon dioxide dissolved in the water, that is, the degree of tingling according to the carbon dioxide gas pressure.
본 발명은 사용자가 원하는 양질의 탄산수를 원활히 제공할 수 있는 탄산수 생성 장치와 이 장치를 이용하여 탄산수를 제조하는 방법을 제시하고자 한다. An object of the present invention is to provide a carbonated water generating device capable of smoothly providing carbonated water of good quality desired by a user, and a method for producing carbonated water using the device.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. Other detailed objects of the present invention will be clearly identified and understood by experts or researchers in the art through the specific contents described below.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 물과 이산화탄소가 섞여 탄산수가 생성되는 공간을 형성하고 있으며, 바닥이 배출라인과 연결되는 혼합용기부, 상기 혼합용기부에 고압의 이산화탄소를 공급하는 가스공급부, 수원으로부터 유입된 물이 상기 혼합용기부의 상부로부터 유입되도록 상기 혼합용기부의 상부에 연결되는 물공급라인 및 상기 물공급라인에 구비되어 있으며, 상기 혼합용기부로 유입되는 물을 고압으로 고속 분출시키는 유체펌프를 포함하는 탄산수 생성 장치를 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is an embodiment, in which water and carbon dioxide are mixed to form a space in which carbonated water is generated, a mixing container unit whose bottom is connected to a discharge line, and a high-pressure carbon dioxide supply to the mixing container unit The water supply line connected to the upper part of the mixing container part and the water supply line are provided so that the water introduced from the gas supply part and the water source flows in from the upper part of the mixing container part, and the water flowing into the mixing container part is ejected at high pressure. Provided is a carbonated water generating device including a fluid pump for making.
또 다른 실시예에서 상기 배출라인과 상기 물공급라인에 각기 방향전환밸브로 연결되어, 상기 혼합용기부 안의 액체를 외부로 순환시키면서 상기 유체펌프에 의한 고압 고속 분출을 유지시키는 루프라인을 포함할 수 있다.In another embodiment, a loop line connected to the discharge line and the water supply line by a directional control valve may include a loop line for maintaining high-pressure and high-speed ejection by the fluid pump while circulating the liquid in the mixing container to the outside. there is.
이들에서 상기 물공급라인에서 공급된 물은 상기 혼합용기부의 천장에서 하방으로 고압 고속으로 분출되면서 상기 혼합용기부 내의 수면과 충돌하여 가스 쉬쓰(gas sheath)를 형성할 수 있다.In these, water supplied from the water supply line may form a gas sheath by colliding with the water surface in the mixing vessel unit while being jetted downward at high pressure and high speed from the ceiling of the mixing vessel unit.
또한 상기 혼합용기부 내의 수위를 감지하는 수위 센서를 구비하여 상기 혼합용기부의 수위가 일정 수준에 이르렀을 때에 상기 방향전환밸브를 작동 제어하여 상기 유체펌프와 상기 루프라인을 이용한 액체 순환을 작동시키는 제어부를 포함할 수 있다.In addition, a water level sensor for detecting the water level in the mixing container unit is provided, and when the water level in the mixing container unit reaches a certain level, the control unit operates the liquid circulation using the fluid pump and the loop line by operating and controlling the directional switching valve. can include
한편 밀폐된 공간을 형성하는 혼합용기부와, 이산화탄소를 공급하는 가스공급부와, 물을 공급하는 물공급라인과, 상기 물공급라인에 구비되어 물을 가압하는 유체펌프를 구비하는 탄산수 제조 장치를 이용한 탄산수 제조 방법에 있어서, 상기 혼합용기부에 물과 이산화탄소를 주입하여 고압 가스 환경을 세팅하고, 상기 유체펌프를 통해 수면 위로 물을 고압 고속으로 분출시켜 가스 쉬쓰(gas sheath)를 형성시키며 탄산수를 생성하며, 생성된 탄산수를 혼합용기부로부터 배출시켜 사용자에게 제공하는 탄산수 제조 방법을 제공한다. On the other hand, a carbonated water production device having a mixing container unit forming an airtight space, a gas supply unit supplying carbon dioxide, a water supply line supplying water, and a fluid pump provided in the water supply line to pressurize water. In the method for producing carbonated water, water and carbon dioxide are injected into the mixing container to set a high-pressure gas environment, and water is ejected onto the surface of the water at high pressure and high speed through the fluid pump to form a gas sheath to produce carbonated water. And, it provides a carbonated water production method in which the produced carbonated water is discharged from the mixing container and provided to the user.
탄산수를 제조하는 방법의 또 다른 실시예로, 밀폐된 공간을 형성하는 혼합용기부와, 이산화탄소를 공급하는 가스공급부와, 물을 공급하는 물공급라인과, 상기 물공급라인에 구비되어 물을 가압하는 유체펌프와, 상기 혼합용기부로부터 액체가 배출되는 배출라인과 상기 물공급라인 각각에 방향전환밸브로 연결되는 루프라인을 구비하는 탄산수 제조 장치를 이용한 탄산수 제조 방법에 있어서, 상기 혼합용기부에 물과 이산화탄소를 공급하여, 일정 수위의 물과 이산화탄소 가스 위주로 채워진 고압 가스 환경을 세팅하는 단계, 상기 방향전환밸브를 조작하여 루프라인을 개방하고, 상기 유체펌프를 통해 상기 혼합용기부에서 고압 고속의 액체를 분출시켜 가스 쉬쓰(gas sheath)를 형성하여 탄산수를 생성하는 단계 및 생성된 탄산수를 상기 혼합용기부 밖으로 배출하는 단계를 포함하는 탄산수 제조 방법을 제시한다.In another embodiment of the method for producing carbonated water, a mixing container unit forming an airtight space, a gas supply unit supplying carbon dioxide, a water supply line supplying water, and pressurizing water provided in the water supply line In the carbonated water production method using a carbonated water production device having a fluid pump for discharging liquid from the mixing container unit, a discharge line through which liquid is discharged from the mixing container unit, and a loop line connected to each of the water supply lines by a directional switching valve, the mixing container unit Supplying water and carbon dioxide to set a high-pressure gas environment filled mainly with water and carbon dioxide gas at a certain level, opening the loop line by operating the directional control valve, and generating high-pressure and high-speed A method for producing carbonated water includes generating carbonated water by ejecting a liquid to form a gas sheath and discharging the carbonated water to the outside of the mixing container unit.
본 발명의 실시예에 따르면, 사용자에게 탄산 가스압이 높은 탄산수를 제공할 수 있다. 또한 1회 제공 분량의 탄산수를 즉시 생성하여 배출하여 연속적인 탄산수 제공이 가능하다. According to an embodiment of the present invention, carbonated water having a high carbonation gas pressure may be provided to the user. In addition, it is possible to provide continuous carbonated water by immediately generating and discharging carbonated water for one serving.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. Other effects of the present invention will be clearly identified and understood by experts or researchers in the art through the specific details described below or during the course of practicing the present invention.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄산수 생성 장치의 주요 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄산수 생성 장치의 주요 구성을 나타낸 도면.
도 3은 도 1과 도 2에 도시된 실시예의 사용 상태를 간략히 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄산수 제조 방법을 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄산수 제조 방법을 나타낸 블록도.1 is a view showing the main configuration of a carbonated water generating device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view showing the main configuration of a carbonated water generating device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram briefly illustrating a state of use of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2;
4 is a block diagram showing a method for producing carbonated water according to a first embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a method for producing carbonated water according to a second embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 탄산수 생성 장치 및 이를 이용한 탄산수 제조 방법의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 도면들과 실시예들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다. Hereinafter, the configuration, function, and action of the carbonated water generating device and the method for producing carbonated water using the carbonated water generating device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, reference numerals for the same or similar components throughout the drawings and embodiments will be uniformly used.
또한 이하의 설명에서 '제1', '제2' 등의 용어는 기술적 의미가 동일성 범위에 있는 구성요소를 편의상 구별하기 위하여 사용된다. 즉, 어떠한 하나의 구성은 임의적으로 '제1구성' 또는 '제2구성'으로 명명될 수 있다. Also, in the following description, terms such as 'first' and 'second' are used to distinguish components having technical meanings within the same range for convenience. That is, any one configuration may be arbitrarily named a 'first configuration' or a 'second configuration'.
첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다. The accompanying drawings show applied embodiments of the present invention, and the technical idea of the present invention should not be construed as limited through the accompanying drawings. If it can be interpreted from the point of view of an expert belonging to this technical field that some or all of the figures shown in the drawings are not inevitably required for the practice of the invention, this does not limit the invention described in the claims.
본 발명의 실시예에 따른 탄산수 생성 장치와 이를 이용한 탄산수 제조 방법은, 정수기, 냉온수기 등 기존의 물공급장치에 부가하여 설치할 수 있다. The carbonated water generating device and method for producing carbonated water using the same according to an embodiment of the present invention may be installed in addition to existing water supply devices such as water purifiers and cold/hot water dispensers.
즉 물공급장치에서 정수한 물이나 냉각한 냉수를 원수로 사용할 수 있으며, 사용자에게 물을 제공하는 디스펜서를 탄산수를 제공하는 데에도 사용할 수 있다.That is, water purified by the water supply device or cooled cold water may be used as raw water, and a dispenser providing water to the user may also be used to provide carbonated water.
나아가 탄산수 제조 방법을 구현함에 있어서 물공급장치에 구비된 제어부의 하드웨어 구성을 일부 또는 전부 사용할 수 있다. Furthermore, in implementing the method for producing carbonated water, part or all of the hardware configuration of the control unit provided in the water supply device may be used.
구체적으로 통상적인 물공급장치에서 제어부는 수위 센서를 비롯하여 압력 센서, 온도 센서 등 다양한 센서들의 계측치를 전기 신호로 전송받고, 이를 토대로 유체펌프나 각종 전자 밸브를 제어하는 기능을 구현하기 위해 중앙처리장치, 신호출납모듈, 신호처리장치, 메모리, 연산모듈 등을 구비한다. 본 발명에 따른 제어부도 이러한 물공급장치에 구비된 하드웨어 구성 및 제어로직을 활용할 수 있다.Specifically, in a typical water supply device, the control unit receives measured values of various sensors such as a water level sensor, a pressure sensor, and a temperature sensor as electrical signals, and based on this, the central processing unit implements a function of controlling a fluid pump or various electronic valves. , a signal input/output module, a signal processing device, a memory, and an arithmetic module. The control unit according to the present invention can also utilize the hardware configuration and control logic provided in such a water supply device.
도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄산수 생성 장치의 주요 구성요소들이 나타나 있다.1 shows the main components of the carbonated water generating device according to the first embodiment of the present invention.
제1 실시예에 따른 탄산수 생성 장치는 혼합용기부(10), 가스공급부(20), 물공급라인(31), 유체펌프(40)를 포함한다.The carbonated water generating device according to the first embodiment includes a
혼합용기부(10)는 물(W)과 이산화탄소가 섞여 탄산수가 생성되는 공간을 형성하는 기밀 가능한 압력 용기이다. 혼합용기부(10)의 바닥에는 물공급장치의 디스펜서(도시 생략)와 연결되는 배출라인(11)이 연결된다. 배출라인(11)에는 개폐 제어되는 밸브(111)가 장착되어 있다.The
가스공급부(20)는 고압의 이산화탄소를 혼합용기부 안으로 주입시키는 것으로, 이산화탄소를 저장하고 있는 가스통(도시 생략)과, 가스통과 혼합용기부를 연결하는 가스공급라인(21)과, 가스공급라인(21)을 개방 또는 폐쇄하는 밸브(211)가 구비된다. 나아가 도시하지 아니하였으나 기존에 탄산수를 생성하는 장치에서 가스통과 연결되는 레귤레이터, 기수분리기 등이 통상적으로 사용되는 다양한 장비가 더 구비될 수 있다.The
물공급라인(31)은 수원(물탱크)과 혼합용기부(10)를 연결하며, 이에 라인을 개폐하는 밸브(311)와 물의 가압 이송을 위한 유체펌프(40)가 장착된다. 수원으로는 상온수를 저장하고 있는 물탱크 또는 냉수를 저장하고 있는 냉수통이 될 수 있다.The
여기서 물공급라인(31)은 혼합용기부(10)의 상부와 연결되어, 유체펌프(40)로 가압된 물이 혼합용기부(10)의 내부 천장으로부터 아래로 고속 분사되도록 한다.Here, the
추가적인 구성으로 혼합용기부(10)의 수위를 감지하는 수위 센서(L)가 더 구비될 수 있다. 수위 센서(L)는 혼합용기부 안의 수위 변화를 검출하여, 제어부로 하여금 혼합용기부 안에 액체가 어느 정도 있는지 확인할 수 있게 한다. 예를 들어 탄산수를 제조하지 아니하는 대기 상태에서, 제어부가 혼합용기부 안에 물이 가득 차 있는 것을 감지한 때에 내부를 비우기 위해 드레인 작동을 수행할 수 있다. 이러한 수위 센서는 시간에 따른 시퀀스 제어를 도입함에 따라 생략될 수 있다. As an additional configuration, a water level sensor (L) for detecting the water level of the
또 다른 추가적인 구성으로 혼합용기부 내부의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(도시 생략)를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 압력 센서로부터 검출된 혼합용기부 내부의 압력 변화로부터 제어부는 탄산수 생성 장치의 정상 운영 여부를 판별할 수 있다.As another additional configuration, a pressure sensor (not shown) for measuring the pressure inside the mixing container may be further provided. In this case, the control unit may determine whether the carbonated water generating device is normally operated based on the pressure change inside the mixing container unit detected by the pressure sensor.
이와 같이 탄산수 생성 장치의 정상 작동을 감시하거나, 비정상 상황을 감지하기 위한 목적에서, 여러 다양한 종류의 센서들 또는 비정상 상황을 해결하기 위한 가스 벤트 작동이나 액체 드레인 작동을 위한 각종 라인과 전자 밸브 등이 더 구비될 수 있다.In this way, for the purpose of monitoring the normal operation of the carbonated water generating device or detecting an abnormal situation, various types of sensors or various lines and electronic valves for gas vent operation or liquid drain operation to solve the abnormal situation are used. More may be provided.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄산수 생성 장치와 관련된다.3 relates to a carbonated water generating device according to a second embodiment of the present invention.
제2 실시예에 따른 탄산수 생성 장치는 혼합용기부(10), 가스공급부(20), 물공급라인(31) 및 유체펌프(40)를 포함하는 것으로, 이들은 아래에서 설명하는 내용과 저촉하지 아니하는 범위 내에서 앞서 설명한 제1 실시예의 기술적 특징을 그대로 포함할 수 있다. The carbonated water generating device according to the second embodiment includes a mixing
나아가 물공급라인(31)과 배출라인(11)에 각각 방향전환밸브(511, 512)로 연결되는 루프라인(50)을 더 포함한다. Furthermore, it further includes a
여기서 방향전환밸브(511, 512)는 전자 제어가 가능한 공지된 3방변 밸브들 중 하나를 선정하여 사용할 수 있다. 제어부는 제어 프로세스에 따라 각 방향전환밸브를 작동 제어할 수 있다.Here, as the
제어부는 물공급라인(31)과 루프라인(50)을 연결하는 제1 방향전환밸브(511)를 작동 제어하여 수원과 혼합용기부(10)를 연결하거나, 배출라인(11)과 물공급라인(31)을 연결할 수 있다. 또한 루프라인(50)과 배출라인(11)을 연결하는 제2 방향전환밸브(512)를 작동 제어하여, 배출라인(11)과 루프라인(50)을 연결하거나, 루프라인(50)을 폐쇄하면서 디스펜서와 혼합용기부(10)를 연결할 수 있다.The control unit operates and controls the first
제1,2 방향전환밸브(511, 512)의 작동으로 루프라인(50)이 물공급라인(31) 및 배출라인(11)과 연결되어 활성화되면, 혼합용기부(10) 내부의 액체(물 또는 탄산수 이하 동일)가 배출라인(11), 루프라인을 거쳐 다시 물공급라인(31)과 유체펌프(40)를 통해 혼합용기부(10)로 유입되는 액체의 순환이 가능하게 된다.When the
유체펌프(40)의 작동에 의해 루프라인(50)을 통한 액체의 순환이 이루어지며, 유체펌프(40)로 가압된 물이 혼합용기부(10) 안으로 고속 분출된다. The liquid is circulated through the
이때 제1 방향전환밸브(511)에 의해 수원으로부터의 새로운 물 유입이 차단되고, 제2 방향전환밸브(512)에 의해 배출라인(11)을 통한 외부로의 유출이 없으므로, 기존에 혼합용기부(10)에 담긴 액체를 유체펌프(40)가 계속 순환시키게 된다.At this time, since the inflow of new water from the water source is blocked by the first
도시하지 아니하였으나 제1,2 실시예에서 혼합용기부의 둘레는 냉매 재킷이나 냉매가 흐르는 배관을 수차례 감아 저온으로 냉각시킬 수 있다. 혼합용기부의 내부를 저온으로 유지함으로써 이산화탄소의 용해도를 더 증대시킬 수 있다. Although not shown, in the first and second embodiments, a refrigerant jacket or a pipe through which a refrigerant flows is wound around the mixing container unit several times to cool to a low temperature. By maintaining the inside of the mixing container at a low temperature, the solubility of carbon dioxide can be further increased.
도 3은 혼합용기부 안에서 탄산수를 생성하는 과정의 일부분과 관련된다. 도 3에서 수면, 기포, 물살 등의 표현은 이해를 돕기 위해 과장 또는 간략화하여 나타낸 것이다.Figure 3 relates to a part of the process of generating carbonated water in the mixing container. In FIG. 3 , expressions such as water surface, air bubbles, and current are exaggerated or simplified for better understanding.
혼합용기부(10)에 일정량의 물이 담기고 이산화탄소가 주입되어, 물과 공기층이 함께 공존할 수 있다. 이때 공기층의 주된 성분은 가스통으로부터 유입된 이산화탄소이며, 레귤레이터 등을 거치며 미리 설정된 압력으로 유입됨에 따라 혼합용기부(10)의 내부 압력은 대기압보다 높은 고압 상황이 된다. 예를 들어 혼합용기부(10)의 압력은 2기압 이상이 될 수 있다.A certain amount of water is contained in the mixing
이렇게 일정 수량의 물과 주로 이산화탄소로 이루어진 고압의 공기층이 함께 있는 고압 가스 환경에서, 유체펌프(40)가 작동하면 고압 고속의 물이 혼합용기부(10) 내부 천장으로부터 수면(e)을 향해 고속으로 분출된다.In such a high-pressure gas environment where a certain amount of water and a high-pressure air layer mainly composed of carbon dioxide exist together, when the
유체펌프(40)에서 고압 고속으로 분출된 물(water jet)은 그 운동량으로 인하여 수면(e)과 충돌 후에도 일정 깊이에 콘 형태의 다운 스트림 구간(A)을 형성한다. 또한 분출된 물줄기(t)가 수면(e)과 접하면서 수면(e)의 물도 함께 다운 스트림에 휩쓸려 함께 하강하는 물 흐름을 형성한다. The water jet ejected at high pressure and high speed from the
이때 물공급라인(31)에서 분출된 물줄기(t)와 이에 휩쓸려 가는 수면(e)의 물 사이로 주변에 있던 기체, 즉 이산화탄소가 유입된다. 즉 수면(e) 아래로 유입되는 물줄기(t)에 휩쓸려 외부의 기체가 액체 안으로 침투하는 가스 쉬쓰(gas sheath)가 형성된다. At this time, between the stream of water t ejected from the
형성된 가스 쉬쓰는 곧 잘게 나뉘어(breakdown), 다량의 기포(bubble)를 형성한다. 즉 이산화탄소가 작은 기포의 형태로 물 안에서 분산되어, 물과 접촉하는 면적이 재빨리 증대됨에 따라 물에 용해되기 쉬워진다. 이는 결국 탄산수의 탄산가스압을 상승시키게 된다.The formed gas sheath soon breaks down, forming a large number of bubbles. That is, carbon dioxide is dispersed in water in the form of small bubbles, and as the area in contact with water quickly increases, it becomes easy to dissolve in water. This eventually increases the carbon dioxide gas pressure of the carbonated water.
이렇게 생성된 탄산수는 이후 배출라인(11)과 디스펜서를 통해 사용자에게 제공된다.The carbonated water produced in this way is then provided to the user through the
도 1과 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄산수 장치를 이용한 탄산수 제조 방법과 관련된다.1 and 4 relate to a method for producing carbonated water using a carbonated water device according to a first embodiment of the present invention.
탄산수 제조를 시작하기 전의 대기 상태에서, 혼합용기부(10)는 액체가 거의 또는 전부 비워져 있고, 빈 공간을 채우는 공기압은 대기압과 거의 같거나 그보다 다소 높은 수준이다. 수차례 탄산수를 생성하고 배출한 후에 대기 상태의 혼합용기부(10) 내부는 주로 이산화탄소로 채워져 있게 된다.In the atmospheric state before starting to produce carbonated water, the mixing
사용자가 물공급장치 등의 제어 패널을 조작하여 탄산수 배출을 시작하면, 제어부는 다음의 순서를 통해 탄산수를 제조하게 된다.When the user starts dispensing carbonated water by manipulating a control panel such as a water supply device, the control unit produces carbonated water in the following order.
먼저 제어부는 혼합용기부(10)에 물과 이산화탄소를 주입하여, 혼합용기부의 내부를 물과 고압의 이산화탄소가 공존하는 고압 가스 환경으로 세팅한다. First, the control unit injects water and carbon dioxide into the mixing
구체적으로 유체펌프(40)를 작동하여 물을 혼합용기부(10)에 주입시킨다. 이때 의도한 수량을 맞추기 위하여 미리 정해진 시간 동안 유체펌프(40)가 작동되게 하거나, 수위 센서의 검출값을 피드백 받아 유체펌프를 제어할 수 있다. Specifically, the
이 단계에서 공급되는 유량은 사용자에게 한 번에 제공하려는 탄산수 수량보다 적은 양으로 설정될 수 있다. 또한 유체펌프(40)에 의한 고속 물 배출 시에 수면 아래로 물줄기가 원만히 형성될 수 있도록 하는 적정한 수위로 물을 채워둘 필요가 있다. In this step, the flow rate supplied may be set to an amount smaller than the amount of carbonated water to be provided to the user at one time. In addition, when the
이를 종합적으로 고려하여 1회에 제공하려는 탄산수의 양보다 적은 양으로 충분한 수위가 형성될 수 있도록 혼합용기부(10)의 사이즈와 형상을 설계할 수 있다. In consideration of this comprehensively, the size and shape of the mixing
제어부는 적정량의 물이 주입되었는지를 확인하기 위해 전술한 수위 센서를 활용할 수 있다.The control unit may utilize the aforementioned water level sensor to determine whether an appropriate amount of water has been injected.
한편 제어부는 가스공급라인(21)의 밸브(211)를 개방하여 혼합용기부(10) 내부의 이산화탄소 압력을 상승시킨다. 예를 들어, 혼합용기부(10)에는 대략 2 kg/㎠ 수준 또는 그 이상의 압력으로 이산환탄소가 채워질 수 있다.Meanwhile, the control unit opens the
여기서 혼합용기부(10)에 물을 채우는 작동과 이산화탄소 압력을 상승시키는 작동은, 순차적으로 이루어지거나 동시에 이루어질 수 있다.Here, the operation of filling the mixing
이렇게 혼합용기부(10) 내부를 고압 가스 환경으로 세팅한 이후에, 제어부는 유체펌프(40)를 작동하여 수면 위로 추가적인 물을 고압 고속으로 분출케 한다. 이로써 앞서 설명한 가스 쉬쓰가 형성되면서 이산화탄소가 물에 급격히 용해되어 탄산수가 생성된다.After setting the inside of the mixing
한정된 공간 내에 물이 추가로 공급되므로 혼합용기부 안의 수위가 점차 상승하면서 혼합용기부의 내부 압력이 다소 상승한다. 따라서 추가적인 고압의 물 분출과 그에 따른 탄산수 생성 작동은 미리 설정된 수준으로 한정된다. 예를 들어, 사용자에게 제공하고자 하였던 탄산수 1회 제공 분량에 맞춰 혼합용기부에 추가 공급하는 물의 양을 한정할 수 있다. 또는 혼합용기부의 압력 한계값을 미리 설정해두고 그 한계값에 도달하는 것을 조건으로 추가 물 공급을 진행할 수도 있다.Since water is additionally supplied into the limited space, the water level in the mixing container unit gradually rises and the internal pressure of the mixing container unit rises slightly. Thus, the additional high-pressure water ejection and the resulting carbonated water production operation are limited to a preset level. For example, the amount of water additionally supplied to the mixing container unit may be limited according to the amount of carbonated water to be provided to the user per serving. Alternatively, additional water may be supplied under the condition that the pressure limit value of the mixing container part is set in advance and the limit value is reached.
탄산수가 생성된 이후에는 물공급라인(31)의 밸브(311)를 잠그고, 배출라인(11)의 밸브(111)를 개방하여 혼합용기부(10)로부터 완성된 탄산수를 배출한다.After the carbonated water is generated, the
이때 혼합용기부(10)의 내부에 고압의 이산화탄소가 채워져 있으므로 배출라인(11)의 밸브(111)를 개방하는 것만으로도 압력구배에 의해 모든 탄산수가 혼합용기부(10) 밖으로 배출된다. 탄산수의 출수 시에 가스공급라인(21)과 물공급라인(31)이 차단된 상태로, 혼합용기부 내부의 탄산수 유동을 억제하므로 탈탄산(decarbonation) 과정이 최소화되며, 준안정 상태의 탄산수를 온전히 사용자에게 제공할 수 있다.At this time, since the high-pressure carbon dioxide is filled inside the mixing
도 2와 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 탄산수 장치를 이용한 탄산수 제조 방법과 관련된다.2 and 5 relate to a method for producing carbonated water using a carbonated water device according to a second embodiment of the present invention.
제2 실시예에 따른 탄산수 장치도, 대기 단계에서 혼합용기부(10)가 비워진 상태를 전제로 시작될 수 있다.The carbonated water apparatus according to the second embodiment may also be started on the premise that the mixing
탄산수 제조가 시작되면, 제어부는 혼합용기부 안에 물과 이산화탄소를 채워 고압 가스 환경을 세팅한다. When carbonated water production starts, the control unit fills the mixing container with water and carbon dioxide to set a high-pressure gas environment.
제어부는 제1 방향전환밸브(511)를 작동 제어하여 수원과 유체펌프(40)를 잇는 물공급라인(31)을 활성화시키고, 제2 방향전환밸브(512)는 디스펜서로 이어지는 배출라인(11)을 폐쇄하도록 작동시킨다. 이후 유체펌프(40)를 작동하여 수원을 물을 혼합용기부(10)로 유입시킨다.The control unit operates and controls the first
혼합용기부(10) 안에 물과 이산화탄소를 채우는 그 외의 작동은, 전술한 제1 실시예의 탄산수 제조 방법과 동일할 수 있다. Other operations of filling water and carbon dioxide into the mixing
혼합용기부(10) 내부에 고압 가스 환경이 형성된 후, 제어부는 제1 방향전환밸브(511)를 작동 제어하여, 혼합용기부(10), 배출라인(11) 일부, 제2 방향전환밸브(512), 루프라인(50), 제1 방향전환밸브(511), 유체펌프(40), 혼합용기부와 연결된 물공급라인(31)으로 이어지는 순환 고리 구조를 형성한다. After the high-pressure gas environment is formed inside the mixing
이후 유체펌프(40)를 작동시켜 혼합용기부(10) 내부의 액체를 루프라인(50)으로 순환시켜 다시 혼합용기부(10) 안으로 고압 고속으로 분출시킨다. 고속으로 분출된 물은 혼합용기부(10)의 수면과 충돌하면서 앞서 설명한 가스 쉬쓰를 형성하면서 탄산수가 급격하게 생성된다.Thereafter, the
루프라인(50)을 활성화하여 혼합용기부(10) 내부의 액체를 순환시키면서 유체펌프(40)를 통해 수면 위로 고압 고속으로 분출시키는 작동은, 미리 정해진 수 초에 걸쳐 진행될 수 있다. 고속 분출이 진행되는 과정 중에 이산화탄소의 용해도가 증가하고, 생성된 탄산수의 탄산 가스 압력을 크게 증가시킬 수 있다.An operation of activating the
액체를 순환시키며 유체펌프를 작동시키므로 혼합용기부의 내부 압력을 거의 일정하게 유지할 수 있으며, 새로운 물이 추가로 유입되는 것이 아니라서 혼합용기부(10) 내부의 압력 변화(특히 압력 증가)에 대한 부담 없이 고속 물 분출을 수행할 수 있다. 적정 시간 동안 고속 물 분출을 유지함에 따라 과포화에 가까이 용해도를 상승시킬 수 있게 된다. 그 결과 탄산수가 사용자의 컵으로 최종 배출된 후 탄산가스압이 급격히 낮아지지 아니하게 된다.Since the liquid is circulated and the fluid pump is operated, the internal pressure of the mixing container unit can be maintained almost constant, and since new water is not additionally introduced, there is no burden on pressure change (especially pressure increase) inside the mixing
이후 제어부는 제2 방향전환밸브(512)를 작동하여 루프라인(50)을 폐쇄하면서 디스펜서를 향하는 배출라인(11)을 개방한다. 그에 따라 혼합용기부(10) 상승에 형성된 공기층의 압력에 의해 탄산수가 배출라인(11)으로 밀려나 디스펜서로 배출된다. Thereafter, the control unit operates the second
본 발명에 따른 탄산수 제조 장치와 그에 따른 탄산수 제조 방법은 고속 고압으로 쏘아지는 물줄기가 수면과 충돌하면서 이산화탄소를 물에 강제로 유입, 용해시키는 것으로 빠른 시간 탄산 가스압이 높은 탄산수를 얻을 수 있다. 즉 사용자가 탄산수 출수를 요구한 때에 수 초 사이에 물에 이산화탄소를 급속히 용해하여, 양질의 탄산수를 사용자에게 제공할 수 있다. 탄산수 제조에 소요되는 시간이 매우 짧으므로 다수 회에 걸친 연속적인 탄산수 제공이 가능하다.The carbonated water production apparatus and the carbonated water production method according to the present invention forcefully introduces and dissolves carbon dioxide into water while a stream of water shot at high speed and high pressure collides with the surface of the water, thereby obtaining carbonated water having a high carbon dioxide gas pressure in a short time. That is, carbonated water of good quality can be provided to the user by rapidly dissolving carbon dioxide in water within a few seconds when the user requests carbonated water. Since the time required to produce carbonated water is very short, it is possible to continuously provide carbonated water multiple times.
특히 루프라인을 구비하여 혼합용기부 내부의 물을 순환시키면서, 유체펌프를 통해 탄산수 생성 작동을 지속할 후 있기에, 짧은 시간 내에 이산화탄소 용해도를 의도한 수준으로 높일 수 있다. 이로써 사용자의 컵에 출수된 탄산수의 탄산 가스압이 쉽게 낮아지지 아니하게 된다. 그에 따라 사용자에게 보다 긴 시간 동안 높은 탄산 가스압의 탄산수를 제공할 수 있다.In particular, carbon dioxide solubility can be increased to an intended level within a short period of time because carbonated water generation operation is continued through a fluid pump while a loop line is provided to circulate water inside the mixing container unit. As a result, the carbon dioxide gas pressure of the carbonated water discharged from the user's cup is not easily lowered. Accordingly, carbonated water having a high carbonated gas pressure can be provided to the user for a longer period of time.
본 발명에 따른 탄산수 제조 방법은 사용자게 1회에 제공하는 탄산수량에 따라 혼합용기부의 사이즈를 설계하고, 그에 맞춰 유압펌프와 각 밸브를 시퀀스 제어하는 방식으로 수위 센서나 압력 센서 없이 구현할 수 있다. 각종 센서와 그에 부수되는 제어 프로세스를 생략할 수 있다. The carbonated water manufacturing method according to the present invention can be implemented without a water level sensor or a pressure sensor by designing the size of the mixing container according to the amount of carbonated water provided to the user at one time and controlling the sequence of the hydraulic pump and each valve accordingly. Various sensors and accompanying control processes can be omitted.
10 : 혼합용기부 11 : 배출라인 111 : 밸브
20 : 가스공급부 21 : 가스공급라인 211 : 밸브
31 : 물공급라인 311 : 밸브
40 : 유체펌프
50 : 루프라인
511 : 제1 방향전환밸브
512 : 제2 방향전환밸브
L : 수위 센서
W : 물 e : 수면 A : 다운 스트림 구간
t : 물줄기10: mixing container 11: discharge line 111: valve
20: gas supply unit 21: gas supply line 211: valve
31: water supply line 311: valve
40: fluid pump
50: roof line
511: first directional control valve
512: second directional control valve
L : water level sensor
W: water e: water surface A: downstream section
t: water stream
Claims (7)
상기 혼합용기부에 고압의 이산화탄소를 공급하는 가스공급부;
수원으로부터 유입된 물이 상기 혼합용기부의 상부로부터 유입되도록 상기 혼합용기부의 상부에 연결되는 물공급라인; 및
상기 물공급라인에 구비되어 있으며, 상기 혼합용기부로 유입되는 물을 고압으로 고속 분출시키는 유체펌프;를 포함하는
탄산수 생성 장치,
a mixing container unit which forms a space in which carbonated water is mixed with water and carbon dioxide, and whose bottom is connected to a discharge line;
a gas supply unit supplying high-pressure carbon dioxide to the mixing container unit;
a water supply line connected to an upper portion of the mixing container portion so that water introduced from a water source is introduced from an upper portion of the mixing container portion; and
A fluid pump provided in the water supply line and ejecting water flowing into the mixing container at high speed at high pressure;
carbonated water generator,
상기 배출라인과 상기 물공급라인에 각기 방향전환밸브로 연결되어, 상기 혼합용기부 안의 액체를 외부로 순환시키면서 상기 유체펌프에 의한 고압 고속 분출을 유지시키는 루프라인을 포함하는
탄산수 생성 장치,
In paragraph 1,
Including a loop line connected to the discharge line and the water supply line by a directional valve, respectively, to maintain high-pressure and high-speed ejection by the fluid pump while circulating the liquid in the mixing container to the outside
carbonated water generator,
상기 물공급라인에서 공급된 물은 상기 혼합용기부의 천장에서 하방으로 고압 고속으로 분출되면서 상기 혼합용기부 내의 수면과 충돌하여 가스 쉬쓰(gas sheath)를 형성하는 것을 특징으로 하는
탄산수 생성 장치,
In claim 1 or 2,
Characterized in that the water supplied from the water supply line is ejected at high pressure and high speed downward from the ceiling of the mixing container unit and collides with the water surface in the mixing container unit to form a gas sheath.
carbonated water generator,
상기 혼합용기부 내의 수위를 감지하는 수위센서를 구비하여 상기 혼합용기부의 수위가 일정 수준에 이르렀을 때에 상기 방향전환밸브를 작동 제어하여 상기 유체펌프와 상기 루프라인을 이용한 액체 순환을 작동시키는 제어부를 포함하는
탄산수 생성 장치,
In paragraph 3,
A controller having a water level sensor for detecting the water level in the mixing container unit and operating and controlling the directional switching valve when the water level in the mixing container unit reaches a certain level to operate liquid circulation using the fluid pump and the loop line including
carbonated water generator,
상기 혼합용기부에 물과 이산화탄소를 주입하여 고압 가스 환경을 세팅하고,
상기 유체펌프를 통해 수면 위로 물을 고압 고속으로 분출시켜 가스 쉬쓰(gas sheath)를 형성시키며 탄산수를 생성하며,
생성된 탄산수를 상기 혼합용기부로부터 배출시켜 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는
탄산수 제조 방법.
Carbonated water using a carbonated water production device including a mixing container unit forming an airtight space, a gas supply unit supplying carbon dioxide, a water supply line supplying water, and a fluid pump provided in the water supply line and pressurizing water. In the manufacturing method,
Injecting water and carbon dioxide into the mixing vessel unit to set a high-pressure gas environment,
Water is ejected at high pressure and high speed on the water surface through the fluid pump to form a gas sheath and produce carbonated water,
Characterized in that the generated carbonated water is discharged from the mixing container and provided to the user
Method for producing carbonated water.
상기 혼합용기부에 물과 이산화탄소를 공급하여, 일정 수위의 물과 이산화탄소 가스 위주로 채워진 고압 가스 환경을 세팅하는 단계,
상기 방향전환밸브를 조작하여 루프라인을 개방하고, 상기 유체펌프를 통해 상기 혼합용기부에서 고압 고속의 액체를 분출시켜 가스 쉬쓰(gas sheath)를 형성하여 탄산수를 생성하는 단계 및
생성된 탄산수를 상기 혼합용기부 밖으로 배출하는 단계를 포함하는
탄산수 제조 방법.
A mixing container unit forming a sealed space, a gas supply unit supplying carbon dioxide, a water supply line supplying water, a fluid pump provided in the water supply line and pressurizing water, and a liquid from the mixing container unit In the carbonated water production method using a carbonated water production apparatus having a discharge line discharged and a loop line connected to each of the water supply lines by a directional control valve,
Supplying water and carbon dioxide to the mixing container unit to set a high-pressure gas environment filled with water and carbon dioxide gas at a certain level;
Opening a loop line by operating the directional control valve and ejecting a high-pressure, high-speed liquid from the mixing container through the fluid pump to form a gas sheath to generate carbonated water; and
Discharging the generated carbonated water out of the mixing container
Method for producing carbonated water.
상기 생성된 탄산수는 상기 혼합용기부의 상층에 머무는 공기층의 압력에 의해 밀려 상기 배출라인으로 배출되는 것을 특징으로 하는
탄산수 제조 방법.
In paragraph 5 or 6,
Characterized in that the generated carbonated water is pushed by the pressure of the air layer remaining in the upper layer of the mixing container unit and discharged to the discharge line.
Method for producing carbonated water.
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